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导热灌封胶有哪些种类?那种导热灌封胶比较好?

2022.09.23 14:48:46   Clicks

导热灌封胶一般分为导热硅橡胶、聚氨酯导热灌封胶、环氧导热灌封胶三种,三种灌封胶的导热系数、性能以及应用领域都有所不同,所以要根据具体的性能以及需求来选择合适的灌封胶。



导热灌封胶




导热灌封胶分类


1、有机硅导热灌封胶


有机硅导热灌封胶



有机硅导热灌封胶是以有机硅材料为基体制备的复合材料,可以室温固化,也可以加热固化,具有温度越高固化越快的特点。是在普通灌封硅胶或粘接用硅胶基础上添加导热物而成的,在固化反应中不会产生任何副产物,可以应用于PC、PP、ABS、PVC等材料及金属类的表面。适用于电子配件导热、绝缘、防水及阻燃,其阻燃性要达到UL94-V0级。要符合欧盟RoHS指令要求。主要应用领域是电子、电器元器件及电器组件的灌封,也有用于类似温度传感器灌封等场合。


最常见的导热灌封硅胶是双组份构成的,其中包括加成型或缩合型两类硅橡胶,加成型的可以深层灌封并且固化过程中没有低分子物质的产生,收缩率极低,对元件或灌封腔体壁的附着良好结合。缩合型的收缩率较高对腔体元器件的附着力较低。


单组分导热灌封硅橡胶也包括缩合型的和加成型的两种,缩合型的一般对基材的附着力很好但只适合浅层灌封,单组分导热硅橡胶一般需要低温保存,灌封以后需要加热固化。
导热灌封硅橡胶依据添加不同的导热物可以得到不同的导热系数,普通的可以达到0.6~2.0W/mK,高导热率的可以达到4.0W/mK以上。一般生产厂家都可以根据需要专门调配。



2、环氧导热灌封胶


环氧导热灌封胶



环氧灌封胶是指以环氧树脂为主要成份,添加各类功能性助剂,配合合适的固化剂制作的一类环氧树脂液体封装或灌封材料。最常见的是双组分的,也有单组分加温固化的。双组份灌封胶其主剂和固化剂分开分装及存放,用前须按特定的比例进行AB混合配比,搅拌均匀后便可进行灌封作业,为其品质更好可在灌封前对胶体进行抽真空处理,脱泡。双组份因其固化剂的不同也分为中高温固化型和常温固化型,也有特殊的其它固化方式。


环氧导热灌封胶里面又细分若干品种,其中包括普通导热的,高导热的,耐高温的等,不同的环氧导热灌封胶对不同的腔体附着力的差异很大。导热率也相差很大,一般厂家可以根据需要专门定制。



3、聚氨酯导热灌封胶



聚氨酯导热灌封胶




聚氨酯灌封胶又称PU灌封胶,主要成分是多本二异氰酸酯和聚醚多元醇在催化剂(三乙烯二胺)存在的情况下交联固化,形成高聚物,聚氨酯胶具有较好的粘结性能,绝缘性能和好的耐候性能,硬度可以通过调整二异氰酸酯和聚醚多元醇的含量而改变,能够应运到各种电子电器设备的封装上。



聚氨酯、有机硅、环氧树酯灌封胶哪个比较好?


导热材料



1、环氧灌封胶:多为硬性,也有少部分软性。最大优点,对硬质材料粘接力好,灌封后无法打开,硬度高,绝缘性能佳,普通的耐温在100,加温固化的耐温在150度左右。返修性不好。

2、有机硅硅灌封胶:固化后多为软性,粘接力差,耐高低温,可长期在200度使用,加温固化型耐温更高,绝缘性能较环氧树脂好,可耐压10000V以上,价格适中,修复性好。因为其拥有很好的耐高低温能力,能承受-60℃~200℃之间的冷热变化不开裂且保持弹性,使用导热材料填充改性后还有较好的导热能力,灌封后能有效的提高电子元器件的散热能力和防潮性能,而且有机硅材质的电子灌封胶固化后为软性,方便电子设备的维修。有机硅灌封胶的颜色一般都可以根据需要任意调整。或透明或非透明或有颜色。有机硅灌封胶在防震性能、耐高低温性能、防老化性能等方面表现非常好。
3、聚氨酯灌封胶:粘接性介于环氧与有机硅之间,耐高温性一般,一般不超过100度,气泡多,一定要真空浇注。优点是耐低温性能好。聚氨酯灌封胶具有优异的电绝缘性、尤其适用于恶劣环境中(如潮湿、震动和腐蚀性等场所)使用的电子线路板及元器件的密封, 如洗衣机控制板、脉冲点火器、电动自行车驱动控制器等。聚氨酯灌封胶克服了常用的环氧树脂发脆以及有机硅树脂强度低、粘合性差的弊端,具有优异的耐水性,耐热、抗寒,抗紫外线,耐酸碱,耐高低温冲击,防潮,环保,性价比高等特点,是较理想的电子元器件灌封保护材料。综合满足V0阻燃等级(UL)、环保认证(RoHS)等认证。特别针对锂离子电池漏液问题,聚氨酯灌封胶表现出较强的耐电解液腐蚀的特性。


这三种灌封胶主要参考指标比较如下:


成本:有机硅树脂>环氧树脂>聚氨酯
工艺性:环氧树脂>有机硅树脂>聚氨酯
电气性能:环氧树脂树脂>有机硅树脂>聚氨酯
耐热性:有机硅树脂>环氧树脂>聚氨酯
耐寒性:有机硅树脂>聚氨酯>环氧树脂

因此,大家可根据自己具体需求选择合适的导热灌封胶。


影响导热灌封胶性能的因素


下面以环氧树脂灌封胶为例,看看影响灌封胶性能的因素有哪些:


1、填料对灌封胶耐开裂性能的影响


环氧树脂在固化过程中会产生一定的收缩,若使用单纯的环氧树脂用作电机灌封,当灌封胶固化收缩产生的应力大于灌封胶与机壳间的粘结力时,会造成脱壳现象;而当灌封胶固化收缩产生的应力小于灌封胶与机壳间的粘结力且灌封胶强度较差时,会造成灌封胶开裂现象。所以,为了避免这些现象的出现,需要降低灌封胶的固化收缩率,增加灌封胶的强度,而往灌封胶中加入一定量的填料可以有效降低灌封胶的固化收缩率。

但是填料的添加量不可过多也不可太少。填料用量太少灌封胶的固化收缩率高,加多了虽然可以继续降低灌封胶的固化收缩率,但是随着填料的增加,灌封胶的黏度也会大幅增长。


2、填料对灌封胶导热性能及力学性能的影响


一般导热材料使用至多的导热填料是Al2O3;而高导热性能的多采用金属氮化物,如:SiN、AlN较为常用。导热材料的热导率不仅与导热填料本身有关,而且与导热填料的粒径分布、形态、界面接触、分子内部的结合程度等密切相关。


一般而言,纤维状或箔片状的导热填料的导热效果更好。另外,使用不同粒径复配的填料配制的灌封胶的导热能力也会较好。这是因为单一粒径的填料颗粒不能很好地在灌封胶内部形成连续的导热通道,颗粒与颗粒之间存在间隙,而不同粒径的填料颗粒之间,小粒径的填料可以很好地弥补大颗粒填料之间产生的间隙,形成完整的导热通道,达到更好的传热效果。


3、阻燃剂用量对灌封胶性能的影响


阻燃剂的加入可以提高灌封胶的阻燃性能,目前主要以氢氧化铝及氢氧化镁的使用为主。不过当使用单一的氢氧化铝或者氢氧化镁作为阻燃剂时,阻燃效果不如采用阻燃剂复配手段。而且采用复配过的阻燃剂,可以使灌封胶的黏度更低。


之所以复配使用时阻燃效果更好,可能是因为氢氧化铝的分解温度约为250℃,吸收热量为1965J/g,氢氧化镁的分解温度在300℃以上,它们都具有很好的阻燃性能,其阻燃机理主要是脱水、吸收热量。当温度达到氢氧化铝的分解温度时,首先氢氧化铝会吸收大量的热量起到阻燃的效果,当温度进一步升高,氢氧化镁脱除水分也会起到一定的阻燃效果,因此二者1:1复配使用可降低阻燃填料的用量,这也保证了汽车电机在运行中出现异常情况时胶体不助燃。


4、偶联剂对灌封胶性能的影响


合适的黏度不仅可以增加灌封胶的流动性,提高消泡能力,还能提高灌封胶中填料的抗沉降能力,从而保证产品的稳定性,偶联剂的加入就能有效解决以上问题。据研究,在树脂与填料混合的过程中,在一定范围内树脂的黏度会随着硅烷偶联剂加入量的增加而降低,直到趋于稳定。


此外,对导热填料进行表面处理也可以提高填料的导热性能,利用其与基胶的相容性,增加填充量,就可以实现灌封胶导热性能大幅度提高。如:采用经硅烷偶联剂KH-550、A-151、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷表面处理的刚玉粉填充RTV 导热硅橡胶,材料的热导率就可从1.16w/(m.K)提高2.10w/(m·K),导热性能提高近一倍。

 


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